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軌道 “天問一號”探測器成功著陸火星！“祝融號”火星車開啟新征程

中國火神降臨火星！

北京時間 5 月 15 日，在經歷 “黑色九分鐘” 后，中國首輛火星車 “祝融” 號與著陸器成功登陸火星，著陸地點位于火星的烏托邦平原南部預選區域。

軌道 “天問一號”探測器成功著陸火星！“祝融號”火星車開啟新征程
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（來源：中國航天）

此次成功著陸標志著中國成為了繼前蘇聯和美國后，第三個成功登陸火星的國家。與此同時，這也意味著 “天問一號” 火星探測器已經實現了 “繞” 和 “落” 兩項目標，中國也因此成為世界上首次探索火星即完成軟著陸的國家，而最后的目標 “巡” 將在 “祝融” 號經過短暫調試和休整后開展。

下一步，如果 “祝融” 號能夠成功完成自檢并駛離著陸平臺，再通過火星上空的軌道器（環繞器）與地球上的控制團隊建立連接，就能開始在受控情況下巡視火星地表和執行科學任務。

一旦成功，這將成為人類火星探測史上的里程碑事件 —— 在一項火星探測任務中，首次同時完成環繞，著陸和巡視三項探測目標。

據官方報道，15 日凌晨 1 時許，“天問一號”探測器在停泊軌道實施降軌，機動至火星進入軌道。4 時許，著陸巡視器與環繞器分離，歷經約 3 小時飛行后，進入火星大氣，經過約 9 分鐘的減速、懸停避障和緩沖，成功軟著陸于預選著陸區。兩器分離約 30 分鐘后，環繞器進行升軌，返回停泊軌道，為著陸巡視器提供中繼通信。

“天問一號” 和它的火星之旅

“天問一號” 和它的火星之旅，要從幾個月前說起。

2020 年 7 月 23 日中午 12 時 40 分，長征五號遙四運載火箭搭載著中國首個火星探測器 “天問一號” 從海南文昌航天發射場升空。經過半個多小時飛行，探測器成功與火箭分離，并進入地火轉移軌道，開啟了奔向火星的旅程。

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圖 | 長征五號遙四運載火箭發射升空

要去到遙遠的火星，實現變軌、制動以及長期的探測任務，整個 “天問一號” 探測器的質量超過了 5 噸，其中主要包括環繞器，著陸巡視器和推進劑燃料。

相比之下，阿聯酋去年發射的 “希望” 號探測器質量不到 2 噸，只具備在火星軌道上環繞探測的能力，而美國已經成功登陸的 “毅力” 號因為沒有配備環繞器且使用的是核電池和空中吊車技術，其重量僅有 1 噸多一點。

在 200 多天的漫漫旅程中，“天問一號” 飛行了 4.75 億公里，經歷了四次中途修正和一次深空機動修正來調整飛行路徑。最終在 2021 年 2 月 10 日，它成功實現了近火制動，進入了火星引力范圍并被捕獲，開始環繞火星。

據專家介紹，被火星捕獲算得上是火星探測任務中第一個技術難關。當探測器進入捕獲階段時，其被捕獲的機會只有一次，而且時間僅有 30 分鐘左右。

捕獲時，“天問一號” 距離地球約 1.92 億千米，因此控制團隊無法實時操控，只能依靠其自主執行命令。與此同時，它距離火星只有 400 千米，相對速度高達 4-5 千米每秒，因此它制動點火的時機非常關鍵：如果制動時間過長，速度就會過慢，導致探測器與火星相撞；如果制動時間過短，速度就會過快，導致探測器飛掠火星。

時至今日，“天問一號” 已經在火星停泊軌道上運行了 3 個月左右。在這段時間里，環繞器上的七臺載荷全部都在工作，對火星進行了一系列科學探測，包括火星大氣電離層分析及行星際環境探測，火星表面和地下水冰的探測，火星土壤類型分布和結構探測，火星地形地貌特征及其變化探測，以及火星表面物質成分的調查和分析。

與此同時，探測器的相機拍攝了大量火星照片，可供科學家分析和考察火星地形，最終為 “祝融” 號選出合適的著陸區域。

軌道 “天問一號”探測器成功著陸火星！“祝融號”火星車開啟新征程
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事實上，“天問一號” 選擇先環繞火星三個月，一個很重要的原因就是為了給著陸做足準備，在沒有地形地貌數據的情況下貿然著陸，就好比去完全陌生的深山野林探險而不帶地圖，風險實在太大。

相比之下，美國 “毅力” 號能夠做到晚出發、先著陸，也是因為 NASA 早在 2006 年就發射了火星勘測軌道飛行器（MRO），用于偵察火星并拍照，還能作為與地球溝通的通訊中繼器。

算下來，MRO 已經拍了 15 年的照片，因此 NASA 可以通過已有的高分辨率影像數據提前選好著陸區域，直接讓 “毅力” 號拿著高清地圖上路。

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